用于制造锂离子电池单体的方法和锂离子电池单体与流程

本发明涉及一种用于制造锂离子电池单体的方法以及一种可借助该方法制造的锂离子电池单体。

背景技术：

1、在电驱动的机动车、如电动车辆、混合动力车辆或插电式混合动力车辆中使用高压电池，所述高压电池通常具有一个或多个分别包括多个电池单体的电池模块。基于可实现的高能量密度，在机动车中尤其是使用锂离子电池单体。在此和在下文中，术语“锂离子电池单体”同义地用于所有在现有技术中常用的、用于含锂的原电池和单体的名称，例如锂电池、锂单体、锂聚合物单体和锂离子蓄电池。尤其是包括可再充电电池(二次电池)。锂离子电池单体也可以是固态电池，例如陶瓷或基于聚合物的固态电池。

2、锂离子电池单体的电极活性材料通常被施加到由铝或铜制成的箔上，所述箔分别与集电器连接。集电器可以与锂离子电池单体的电池单体壳体外侧上的接线板连接，所述接线板形成电池单体的正端子和负端子。在锂离子电池单体中，正电极(阴极)通常具有由铝制成的集电器并且负电极(阳极)通常具有由铜制成的集电器。基于电化学特性，在负电极处对于集电器不使用铝而使用铜。

技术实现思路

1、本发明的任务是提供一种制造锂离子电池单体的方法，其中负电极的集电器以相对简单且省时的方式与电池单体壳体上的接线板连接，在此，连接的接触电阻很低。此外，应提出一种可借助该方法制造的锂离子电池单体。

2、所述任务通过根据独立权利要求的方法和锂离子电池单体来解决。本发明的有利实施方式和扩展方案由从属权利要求得出。

3、根据本发明的一种实施方式，在该方法中，将锂离子电池单体的至少一个负电极的集电器与锂离子电池单体的电池单体壳体上的接线板连接。在该方法中，提供连接销和具有用于该连接销的开口的接线板，所述接线板的材料相比连接销具有更大的热膨胀系数。加热接线板并且随后将连接销插入接线板的开口中。有利的是，接线板的开口在室温下小于连接销的直径，使得只有接线板的加热才基于热膨胀引起开口的这种扩大，从而连接销能够插入开口中。在插入连接销之后，冷却接线板，使得开口再次减小并且因此将连接销固定在接线板中。换句话说，接线板热收缩配合(aufschrumpfen)到连接销上。

4、与焊接或铆接方法相比，所提出的方法能实现相对简单且省时地建立在接线板和连接销之间的连接。此外，有利的是，除了两个待连接的构件之外不需要其它构件来建立所述连接。

5、在该方法中，将连接销引导穿过电池单体壳体中的开口，尤其是穿过电池单体壳体的盖中的开口。使连接销在远离接线板的一侧上与集电器连接。该连接例如可以通过焊接、如激光焊接实现。连接销与集电器的连接的步骤以及穿过电池单体壳体中的开口可以在连接销与接线板的连接之前或之后进行。

6、优选地，接线板含有铝。连接销优选含有铜。此外，集电器也优选含有铜。本发明尤其是基于下面说明的考虑：锂离子电池单体的负电极的集电器通常含有铜并且正电极的集电器含有铝。电池单体壳体和锂离子电池单体的连接端子通常由铝制成。在负电极的电流端子的情况下，铝和铜的不同熔点增大了通过焊接在集电器和接线板之间建立连接的难度。与此相反，所提出的方法利用了负端子处材料的不同热特性，在此不同的热膨胀被用于建立牢固的机械连接。已经表明，以这种方式，可以建立具有低接触电阻的导电连接。与通过铆接的连接相比，不存在在连接过程中产生金属颗粒的风险，这些金属颗粒可能损害电池单体的功能。

7、根据一种实施方式，将接线板加热到250℃至550℃的温度。当从该范围内的温度冷却到室温时，可以在接线板和连接销之间建立牢固的机械连接。

8、连接销的远离接线板的端部优选通过焊接与集电器连接。在此有利的是，连接销和集电器具有相同的材料、尤其是铜。该连接可以在将连接销与接线板连接之前或之后进行。

9、在一种优选实施方式中，将锂离子电池单体的至少一个正电极(阴极)的集电器与另一个连接销连接，所述另一个连接销与另一个接线板一体地构造，也就是说，该连接销是接线板的一部分并且尤其是具有接线板的材料。正电极的集电器、连接销和接线板可以分别含有铝。连接销和接线板的一体设计使得正电极的集电器也可以以低成本与集电器连接。连接销的远离接线板的一侧例如可以通过焊接与正电极的集电器连接。

10、此外，提出一种借助上述方法制造的锂离子电池单体。所有对于该方法公开的实施方式可以在锂离子电池单体中实现，反之亦然。

11、锂离子电池单体尤其是包括电池单体壳体，所述电池单体壳体在电池单体壳体的外侧上具有接线板，所述接线板借助连接销与电池单体的负电极的集电器连接，并且所述接线板收缩配合到所述连接销上。在连接部位处可以看到接线板收缩配合到连接销上。尤其是连接部位不具有焊接或铆接过程的痕迹。

12、锂离子电池单体优选是棱柱形电池单体。电池单体壳体例如可以具有矩形基面并且基本上是长方体形的。电池单体壳体例如可以具有底壁、侧壁和盖。棱柱形电池单体可以有利地简单堆叠并且组装成电池模块。电池单体壳体可以具有金属或金属合金、如铝。可能的是，电池单体壳体至少局部地设有电绝缘层。

13、此外，还提出一种具有多个在这里描述的锂离子电池单体的锂离子电池。在这里描述的锂离子电池单体可以有利地用在锂离子电池中，该锂离子电池尤其是可以用作电驱动的机动车中的牵引电池。

技术特征：

1.用于制造锂离子电池单体(10)的方法，其中，将所述锂离子电池单体(10)的至少一个负电极的集电器(7)与所述锂离子电池单体(10)的电池单体壳体(14)上的接线板(12)连接，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接线板(12)含有铝并且所述连接销(1)含有铜。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述集电器(7)含有铜。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述接线板(12)加热到250℃至550℃的温度。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述连接销(1)与所述集电器(7)的连接通过焊接实现。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述锂离子电池单体(10)的至少一个正电极的集电器(8)与另一个连接销(9)连接，并且所述另一个连接销(9)与另一个接线板(11)一体地构造。

7.锂离子电池单体(10)，所述锂离子电池单体包括电池单体壳体(14)，所述电池单体壳体在电池单体壳体(14)的外侧上具有接线板(12)，所述接线板(12)借助连接销(1)与锂离子电池单体(10)的负电极的集电器(7)连接，并且所述接线板(12)收缩配合到所述连接销(1)上。

8.根据权利要求7所述的锂离子电池单体，其中，在所述接线板(12)与所述连接销(1)之间的连接部位不具有焊接或铆接过程的痕迹。

9.根据权利要求7或8所述的锂离子电池单体，其中，所述锂离子电池单体(10)的至少一个正电极的集电器(8)与另一个连接销(9)连接，并且所述另一个连接销(9)与另一个接线板(11)一体地构造。

10.锂离子电池，所述锂离子电池包括多个根据权利要求7至9中任一项所述的锂离子电池单体(10)。

技术总结
本发明涉及一种用于制造锂离子电池单体(10)的方法，其中，将所述锂离子电池单体(10)的至少一个负电极的集电器(7)与所述锂离子电池单体(10)的电池单体壳体(14)上的一个接线板(12)连接。在所述方法中，提供连接销(1)和具有用于该连接销(1)的开口(2)的接线板(12)，所述接线板(12)的材料相比连接销(1)具有更大的热膨胀系数。加热接线板(12)并且将连接销(1)插入接线板(12)的开口(2)中。通过冷却接线板(12)将连接销(1)固定在接线板(12)中。将连接销(1)穿过电池单体壳体(14)中的开口(5)并且与集电器(7)连接。此外，提出一种可借助所述方法制造的锂离子电池单体(10)。

技术研发人员：卢铉喆,M·古弗尼尔,韩元燮
受保护的技术使用者：宝马股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14